Моногибридное скрещивание
Моногибридное скрещивание — это скрещивание организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков. Тема учит определять генотипы и фенотипы потомков, составлять гаметы и находить вероятности наследования признака по генотипу и фенотипу.
Основные понятия и обозначения
Наследуемый признак определяется геном. Разные формы одного гена называют аллелями. В школьных задачах доминантный аллель обозначают заглавной буквой, например \(A\), а рецессивный — строчной, например \(a\). При полном доминировании признак, заданный аллелем \(A\), проявляется у генотипов \(AA\) и \(Aa\), а рецессивный признак — только у \(aa\).
| Термин или обозначение | Смысл |
|---|---|
| \(A\) | доминантный аллель |
| \(a\) | рецессивный аллель |
| \(AA\) | доминантная гомозигота |
| \(Aa\) | гетерозигота |
| \(aa\) | рецессивная гомозигота |
| P | родительское поколение |
| G | гаметы |
| F₁, F₂ | первое и второе поколения потомков |
Гомозигота содержит два одинаковых аллеля одного гена: \(AA\) или \(aa\). Гетерозигота содержит два разных аллеля: \(Aa\). Генотип — совокупность генов организма, а фенотип — совокупность наблюдаемых признаков.
При скрещивании двух гомозиготных организмов, различающихся по одной паре альтернативных признаков, всё потомство первого поколения \(F_1\) единообразно по генотипу и фенотипу. Например, \(AA \times aa \rightarrow\) всё потомство \(Aa\) с доминантным признаком. Подробнее правило разобрано на странице первого закона Менделя.
Как устроено моногибридное скрещивание
Каждый организм передаёт потомку только один аллель из пары, потому что в гамету попадает один аллель данного гена. Поэтому от организма с генотипом \(AA\) образуется один тип гамет \(A\), от организма \(aa\) — один тип гамет \(a\), а от гетерозиготы \(Aa\) — два типа гамет: \(A\) и \(a\).
Для скрещивания гетерозигот \(Aa \times Aa\) используют решётку Пеннета. Внутри неё объединяют гамету отца и гамету матери в каждой клетке.
При скрещивании двух гетерозигот \(Aa \times Aa\) при полном доминировании в потомстве ожидается генотипическое соотношение \(1:2:1\), а фенотипическое — \(3:1\). Это результат независимого расхождения аллелей в гаметы и их случайного сочетания при оплодотворении.
Алгоритм решения задачи
- Определите, какой признак доминантный, а какой рецессивный. Обозначьте аллели буквами.
- Запишите генотипы родителей. Если в условии указан рецессивный фенотип, генотип однозначно равен \(aa\); доминантный фенотип может иметь генотип \(AA\) или \(Aa\).
- Определите типы гамет каждого родителя.
- Составьте комбинации гамет с помощью решётки Пеннета или схемы скрещивания.
- Подсчитайте генотипы и фенотипы потомков.
- Запишите ответ в требуемой форме: доля, процент, соотношение или число особей.
Сначала считайте генотипы, а уже затем объединяйте их по фенотипам. При полном доминировании \(AA\) и \(Aa\) относятся к одному доминантному фенотипу, а \(aa\) — к рецессивному.
Какой генотип может иметь организм с доминантным фенотипом при полном доминировании?
Разобранный пример: скрещивание гетерозигот
У гороха жёлтая окраска семян доминирует над зелёной. Скрестили два растения с жёлтыми семенами, каждое из которых является гетерозиготой. Определите генотипы и фенотипы потомков, а также вероятность появления зелёных семян.
Обозначим доминантный аллель жёлтой окраски как \(A\), рецессивный аллель зелёной окраски как \(a\). Родители: \(P: Aa \times Aa\).
Потомки имеют генотипы \(AA\), \(Aa\), \(aa\) в соотношении \(1:2:1\). Фенотипическое соотношение — 3 жёлтых растения к 1 зелёному. Вероятность зелёных семян равна \(\frac{1}{4}\), или \(25\%\).
Особые случаи и анализ неизвестного генотипа
Если скрещивают \(AA \times aa\), все потомки имеют генотип \(Aa\) и доминантный фенотип. Если скрещивают \(AA \times Aa\), половина потомков будет \(AA\), половина — \(Aa\); все проявят доминантный признак. Если скрещивают \(Aa \times aa\), получаются \(Aa\) и \(aa\) в соотношении \(1:1\).
| Скрещивание | Генотипы потомков | Фенотипы при полном доминировании |
|---|---|---|
| \(AA \times aa\) | 100% \(Aa\) | 100% доминантных |
| \(AA \times Aa\) | \(1AA : 1Aa\) | 100% доминантных |
| \(Aa \times aa\) | \(1Aa : 1aa\) | \(1:1\) |
| \(Aa \times Aa\) | \(1AA : 2Aa : 1aa\) | \(3:1\) |
Чтобы выяснить, является ли организм с доминантным фенотипом \(AA\) или \(Aa\), его скрещивают с рецессивной гомозиготой \(aa\). Такое анализирующее скрещивание помогает установить неизвестный генотип: если всё потомство доминантное, вероятен \(AA\); если наблюдается расщепление \(1:1\), исходный организм был \(Aa\).
Не следует смешивать полное доминирование с неполным доминированием и кодоминированием. При этих типах взаимодействия аллелей фенотипическое соотношение и его объяснение отличаются. У человека некоторые признаки описываются множественным аллелизмом, когда в популяции существует более двух аллелей одного гена.
1. Нельзя записывать гамету \(Aa\): гамета получает только один аллель, поэтому возможны \(A\) или \(a\). 2. Нельзя считать \(Aa\) рецессивным генотипом при полном доминировании. 3. Соотношение \(1:2:1\) относится к генотипам, а \(3:1\) — к фенотипам. 4. Если в условии не сказано, что доминантный организм гомозиготен или гетерозиготен, его генотип нельзя выбрать произвольно. 5. Реципрокные скрещивания при наследовании аутосомного признака обычно дают одинаковый результат, но это не означает, что такой вывод верен для признаков, связанных с полом.
Что меняется при других типах наследования
Классические соотношения \(3:1\) и \(1:2:1\) применимы только при полном доминировании, равной жизнеспособности потомков и равной вероятности образования гамет. При неполном доминировании гетерозигота имеет промежуточный фенотип, поэтому фенотипическое соотношение при \(Aa \times Aa\) часто совпадает с генотипическим: \(1:2:1\). Для решения более сложных задач, где рассматриваются два признака, используют второй закон Менделя и правила дигибридного скрещивания.
Итоговая проверка
Главное
- Моногибридное скрещивание изучает наследование одной пары альтернативных признаков.
- При полном доминировании \(AA\) и \(Aa\) дают доминантный фенотип, а \(aa\) — рецессивный.
- Скрещивание \(Aa \times Aa\) даёт генотипическое соотношение \(1:2:1\) и фенотипическое \(3:1\).
- Для решения задачи нужно определить аллели, генотипы родителей, гаметы, сочетания гамет и итоговые соотношения.
- Анализирующее скрещивание с \(aa\) помогает определить неизвестный генотип организма с доминантным фенотипом.